Sprejemniki električne energije

Sprejemnik električne energije (električni sprejemnik) je naprava, enota, mehanizem, namenjen za pretvorbo električne energije v drugi vrsti energije (vključno z električno, glede na druge parametre), da jo uporabimo.

Po tehnološkem namenu jih razvrščamo glede na vrsto energije, v katero ta sprejemnik pretvarja električno energijo, zlasti:

• mehanizmi pogonov strojev in mehanizmov;

• elektrotermalne in električne naprave;

• elektrokemične instalacije;

• namestitev elektrodne astenije;

• naprave za elektrostatična in elektromagnetna polja,

• elektrofiltri;

• naprave za obdelavo isker;

• elektronski in računalniški stroji;

• naprave za nadzor in testiranje izdelkov.

Uporabnik električne energije se imenuje električni sprejemnik ali skupina električnih sprejemnikov, ki jih združuje tehnološki proces in se nahajajo na določenem območju.

Zvezni zakon "o energiji" opredeljuje potrošnika električne in toplotne energije kot osebo, ki jo kupi za svoje gospodinjstvo ali industrijske potrebe, in subjekte elektrogospodarstva - "osebe, ki opravljajo dejavnosti na področju električne energije, vključno z proizvodnja električne in toplotne energije, dobava energije odjemalcem »pri prenosu električne energije, obratovalno dispečersko vodenje v elektrogospodarstvu, prodaja električne energije, organizacija nakupa in prodaje električne energije«.

Razvrstitev porabnikov električne energije za zagotavljanje zanesljivosti oskrbe z električno energijo

Z vidika zagotavljanja zanesljivosti oskrbe z električno energijo delimo porabnike električne energije v naslednje tri kategorije:

Električni sprejemniki kategorije I - električni sprejemniki, katerih prekinitev napajanja lahko povzroči: nevarnost za življenje ljudi, znatno škodo za nacionalno gospodarstvo, škodo na dragi osnovni opremi, velike napake izdelkov, motnje kompleksnega tehnološkega procesa, motnje delovanja posebej pomembnih elementov gospodarstva skupnosti.

Iz postave električni sprejemniki 1. kategorije Obstaja posebna skupina električnih sprejemnikov, katerih neprekinjeno delovanje je potrebno za nemoteno zaustavitev proizvodnje, da se preprečijo nevarnosti za človeška življenja, eksplozije, požari in poškodbe drage glavne opreme.

Električni sprejemniki kategorije II - električni sprejemniki, katerih prekinitev oskrbe z električno energijo vodi do množičnega pomanjkanja izdelkov, množičnih motenj delavcev, mehanizmov in industrijskega prometa, motenj običajnih dejavnosti velikega števila prebivalcev mest in podeželja. področja.

Električni sprejemniki kategorije III — vsi drugi električni sprejemniki, ki ne ustrezajo opredelitvam za kategoriji I in II. To so sprejemniki pomožnih delavnic, neserijska proizvodnja izdelkov itd.

Električni sprejemniki kategorije I morajo biti napajani z električno energijo iz dveh neodvisnih medsebojno redundantnih virov napajanja, prekinitev njihovega napajanja v primeru izpada električne energije iz enega od virov napajanja pa je dovoljena le za čas samodejne ponovne vzpostavitve napajanja. Za napajanje posebne skupine električnih porabnikov kategorije I je treba zagotoviti dodatno napajanje iz tretjega neodvisnega medsebojno redundantnega vira napajanja.

Za pravilno določitev kategorije električnih sprejemnikov je treba oceniti verjetnost nesreče na odsekih elektroenergetskega sistema, ugotoviti možne posledice in materialno škodo zaradi teh nesreč. Pri določanju kategorije električnih sprejemnikov ne smemo precenjevati kategorije trajne moči, potrebne za različne skupine električnih sprejemnikov. Pri določanju električnih sprejemnikov za prvo kategorijo se upošteva tehnološka rezerva, za drugo - premik proizvodnje.

Razvrstitev sprejemnikov električne energije

Za porabnike električne energije so značilni:

1.skupna instalirana moč električnih sprejemnikov;

2. po panogi (npr. kmetijstvo);

3. po tarifni skupini;

4. po kategorijah energetskih storitev.

Električne naprave, ki proizvajajo, transformirajo, distribuirajo in porabljajo električno energijo, so glede na napetostni nivo razdeljene na električne naprave z napetostjo nad 1 kV in do 1 kV (za električne instalacije z enosmernim tokom - do 1,5 kV). Električne instalacije z napetostjo do 1 kV AC se izvajajo s trdno ozemljenim nevtralnim, v pogojih s povečanimi varnostnimi zahtevami - z izoliranim nevtralnim (šotniki, premogovniki, mobilne električne instalacije itd.).

Inštalacije nad 1 kV so razdeljene na inštalacije:

1) z izoliranim nevtralnim (napetost 35 kV in manj);

2) s kompenzirano nevtralno (povezano z zemljo z induktivno upornostjo za kompenzacijo kapacitivnih tokov), se uporabljajo za omrežja z napetostjo do 35 kV in redko 110 kV;

3) s slepo ozemljenim nevtralnim (napetost 110 kV in več).

Po naravi toka lahko vse električne sprejemnike, ki delujejo iz omrežja, razdelimo na električne sprejemnike z izmeničnim tokom z industrijsko frekvenco 50 Hz (v nekaterih državah uporabljajo 60 Hz), izmenični tok s povečano ali zmanjšano frekvenco in enosmerni tok. .

Večina porabnikov električne energije industrijskih uporabnikov električne energije deluje na trifazni izmenični tok s frekvenco 50 Hz.

Uporabljajo se nastavitve povečane frekvence:

• za ogrevanje za utrjevanje, za vtiskovanje kovin, mikrovalovne pečice itd.;

• v tehnologijah, kjer se zahteva velika hitrost vrtenja elektromotorja (tekstilna industrija, lesarstvo, prenosna električna orodja v letalstvu) itd.

Za doseganje frekvence do 10.000 Hz se uporabljajo tiristorski pretvorniki, za frekvence nad 10.000 Hz pa uporaba elektronski generatorji.

Nizkofrekvenčni električni sprejemniki se uporabljajo v transportnih napravah, na primer za valjarne (f = 16,6 Hz), v obratih za mešanje kovin v pečeh (f = 0 ... 25 Hz). Poleg tega se v napravah za indukcijsko ogrevanje uporablja frekvenca zmanjšane napetosti.

Izkušnje z uporabo industrijskih (50 Hz) in povišanih (60 Hz) frekvenc so potrdile ekonomsko upravičenost frekvence 60 Hz, tehnično-ekonomski izračuni pa so pokazali, da bi morala biti optimalna frekvenca 100 Hz.

Tipični sprejemniki električne energije

Za vse sprejemnike električne energije so značilni različni parametri. Hkrati so načini njihovega delovanja opisani z LEG, zato se za analizo načinov porabe energije uporabljajo značilni sprejemniki električne energije, ki so skupine sprejemnikov električne energije, podobnih načinom delovanja in osnovnim parametrom.

Med tipične električne sprejemnike spadajo naslednje skupine:

• Elektromotorji za električne in industrijske instalacije;

• Elektromotorji za proizvodne stroje;

• Električne pečice;

• Elektrotermične instalacije;

• Svetlobne instalacije;

• Popravilo in predelava inštalacij.

Električni sprejemniki prvih štirih skupin se tradicionalno imenujejo sprejemniki električne energije. Delež posamezne skupine v porabi energije podjetja je odvisen od panoge in značilnosti proizvodnega procesa.

Sprejemniki enosmernega toka

Enosmerni tok se uporablja pri galvanizaciji (kromiranje, nikljanje itd.), za varjenje z enosmernim tokom, za napajanje enosmernih motorjev itd.

Elektromotorji

Glede na zgoraj naštete klasifikacije je najkompleksnejši sklop električnih sprejemnikov električni pogon. Najpogostejši je asinhroni električni pogon, za katerega je značilna velika poraba jalove moči, veliki zagonski tokovi in ​​velika občutljivost na odstopanja omrežne napetosti od nazivne.

V napravah, ki med delovanjem ne zahtevajo krmiljenja hitrosti, se uporabljajo izmenični električni pogoni (asinhroni in sinhroni motorji). Neregulirani AC motorji so glavni tip porabnikov energije v industriji, saj predstavljajo približno 70 % celotne moči.

Pri izbiri vrste motorja za nereguliran AC pogon se pogosto upoštevajo naslednji vidiki:

• pri napetostih do 1 kV in moči do 100 kW je bolj ekonomično uporabljati asinhrone motorje in nad 100 kW - sinhrone;

• pri napetosti 6 kV in moči do 300 kW - asinhroni motorji, nad 300 kW - sinhroni;

• pri napetosti 10 kV in moči do 400 kW - asinhroni motorji, nad 400 kW - sinhroni.

Asinhroni motorji s faznim rotorjem se uporabljajo v močnih pogonih s težkimi zagonskimi pogoji (v dvižnih strojih itd.).

Električni motorji industrijskih naprav, kot so kompresorji, ventilatorji, črpalke in dvižno-transportne naprave, imajo glede na nazivno moč napajalno napetost 0,22-10 kV. Nazivna moč elektromotorjev teh naprav se giblje od delcev kilovata do 800 kW ali več. Navedeni električni sprejemniki se običajno nanašajo na I kategorijo zanesljivosti napajanja.Na primer, izklop prezračevanja v kemičnih proizvodnih delavnicah zahteva evakuacijo ljudi iz prostorov in s tem zaustavitev proizvodnje.

Pretvorba izmeničnega v enosmerni tok zahteva stroške vgradnje pretvornikov in krmilne opreme, gradnjo prostorov zanje ter obratovalne stroške njihovega vzdrževanja in izgube električne energije. Zato so stroški napajalnega sistema in specifični stroški električne energije v enosmernem toku višji kot v izmeničnem toku. Motorji na enosmerni tok so dražji od asinhronih in sinhronih motorjev. Pogoni s spremenljivim enosmernim tokom se uporabljajo, kadar je potrebna hitra, široka in/ali gladka sprememba hitrosti.

Faktor moči električnih sprejemnikov

Pomembna lastnost električnega sprejemnika je Faktor moči cos (φn). Faktor moči je značilnost potnega lista, ki odraža delež porabljene delovne moči pri nazivni obremenitvi in ​​napetosti. Nazivni cosφ elektromotorja je odvisen od njegovega tipa, nazivne moči, števila vrtljajev in drugih lastnosti. Pri delu z elektromotorji je njihov cosφ odvisen predvsem od obremenitve.

Za električni pogon velikih črpalk, kompresorjev in ventilatorjev se pogosto uporabljajo sinhroni motorji, ki se uporabljajo kot dodatni viri jalove moči v elektroenergetskem sistemu.

Za dvižne in transportne naprave so značilni pogosti udarci tovora, ki povzročajo spremembe faktorja moči v pomembnih mejah (0,3-0,8). Glede na zanesljivost napajanja se običajno nanašajo na kategorijo I in II (odvisno od njihove vloge v tehnološkem procesu).
Težave z električnimi sprejemniki

Od električne naprave Največje težave povzročajo obločne peči iz naslednjih razlogov:

• visoka lastna moč (do več deset megavatov); nelinearnost in nizek cosφ, ki ga povzroča transformator peči;
• prenapetost delovne in jalove moči med delovanjem;
• jogging odstopanja od simetrije faznih obremenitev.

Elektrovarilne naprave za izmenični tok imajo podobne težave kot obločne peči. Njihov cosφ je še posebej nizek.

Električna razsvetljava povzroča tudi nekaj težav z električnim omrežjem, in sicer: visokoučinkovite razelektritvene sijalke, ki se uporabljajo namesto žarnic z žarilno nitko, imajo nelinearno karakteristiko in so občutljive na kratkotrajne (delčke sekund) prekinitve napajanja. Trenutno pa se te težave rešujejo s preklopom svetilk na visokofrekvenčno napajanje prek ločenih frekvenčnih pretvornikov, kar izboljša ne le njihovo osvetlitev, temveč tudi njihove energetske parametre.

Svetlobni viri (žarnice, fluorescentne žarnice, oblok, živo srebro, natrij itd.) so enofazni električni sprejemniki in so enakomerno razporejeni po fazah, da se zmanjša asimetrija. Za žarnice z žarilno nitko cosφ = 1, za plinske sijalke pa cosφ = 0,6.

Napajanje naprav za nadzor in obdelavo informacij je podvrženo povečanim zahtevam glede zanesljivosti in kakovosti električne energije, zato se praviloma napajajo iz virov zajamčenega neprekinjenega napajanja.